[경희댿�/기초회로실험/A+결과보고서] 15강 RC, RL, RLC회로의 임피던스 및 전력 측정

1. 실험 내용
(1) 저항 소자를 포함하고 있는 교류 소자왿�의 직·병렬 회로에서 회로의 임피던스를 측정하고 임피던스 삼각형 및 위상각의 개념을 이해한다.
(2) 교류 회로의 유, 무효 전력 및 피상 전력의 개념을 이해하고 실제 교류 회로 소자의 전력을 측정한다.

2. 실험 이론

∙RC 직렬회로
저항과 커패시터가 직렬로 연결되어 있는 회로를 RC직렬회로라고 한다. RC회로에서 커패시터는 전류의 위상이 전압보다 앞선다. 반면에 저항에서는 전류왿� 전압의 위상이 같다. 또한, RC직렬회로는 R과 C에 같은 전류가 흐르며 위상차가 생기지 않는다. 따라서 커패시터에 의해 생긴 위상차는 전압으로 나타내며 저항에 걸리는 전압 의 위상이 커패시터에 걸리는 전압 보다 앞선다.
각 소자에 걸리는 전압을 벡터로 나타내면 다음과 같다.

이므로 이고 RC직렬회로에 흐르는 전류를 라고 한다면 은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, RC직렬회로의 임피던스 Z는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

∙RL 직렬회로
저항과 인덕터가 직렬로 연결되어 있는 회로를 RL직렬회로라고 한다. RL회로에서 인덕터 전압의 위상이 전류보다 앞선다. 반면에 저항에서는 전류왿� 전압의 위상이 같다. 또한, RL직렬회로는 R과 L에 같은 전류가 흐르며 위상차가 생기지 않는다. 따라서 인덕터에 의해 생긴 위상차는 전압으로 나타내며 저항에 걸리는 전압 의 위상이 인덕터에 걸리는 전압 보다 앞선다.
각 소자에 걸리는 전압을 벡터로 나타내면 다음과 같다.

이므로 이고 RL직렬회로에 흐르는 전류를 라고 한다면 은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, RL직렬회로의 임피던스 Z는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

∙RC병렬회로

커패시터에서는 전류의 위상이 전압보다 앞선다. 위의 회로는 병렬회로이므로 전압에서는 위상차가 없다. 따라서 RC병렬회로에서는 전류에서 위상차가 발생하며, 의 위상이 보다 앞선다.

RC 병렬회로의 페이저도에 의하면 이므로 위 두 식을 대입하면 다음과 같다.